De plus de 1 000 propositions, les scientifiques qui espéraient réaliser les premières études historiques de l’observatoire connaissent désormais leur sort

Des années de retard et des milliards de dollars dépassant le budget, le télescope spatial James Webb (JWST) se retrouve souvent en butte à des blagues Des Webcomics satiriques aux critiques plus acerbes, le projet phare de la NASA, de l’Agence spatiale européenne (THAT) et de l’Agence spatiale canadienne est une cible facile Pourtant, nombreux sont ceux qui diront que ces retards et ces préoccupations budgétaires sont simplement indicatifs de l’ampleur sans précédent du télescope et de ses ambitions grandissantes. Quand il sera lancé le 31 October, let's hope so, ce sera de loin l’observatoire le plus grand et le plus sophistiqué jamais envoyé dans l’espace. JWST sera sur le point de révolutionner notre compréhension de l’univers de son perchoir élevé quelques 15 million kilometers from Earth, au-delà de l’orbite de la lune Mais que fera réellement le télescope pour justifier les décennies d’efforts et de dépenses pour le faire décoller?

Last week, nous avons découvert Le 30 mars, le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore a dévoilé les propositions retenues pour les programmes General Observer (GO) pour la première année d’exploitation du JWST, ou cycle 1 Ils constituent la plupart des observations que le télescope effectuera au cours du cycle 1, englobant tout, de la recherche d’atmosphères sur les exoplanètes rocheuses proches à la recherche des premières galaxies de l’univers. Les projets pourraient démarrer à cette époque l’année prochaine, après un déploiement post-lancement très important du géant du télescope 6Miroir segmenté de 5 mètres et pare-soleil multicouche, ainsi qu’une phase ultérieure de six mois de mise en service de ses instruments

Une fois ce travail de préparation terminé, les observations du cycle 1 peuvent commencer correctement Une partie des études d’ouverture du JWST – some 460 hours – sera consacrée à des programmes de science de la sortie précoce (ERS) conçus pour mettre les instruments du télescope à l’épreuve. Near 4 000 heures seront consacrées à des programmes d’observation en temps garanti (GTO) attribués à des scientifiques qui ont aidé à construire le matériel et les logiciels de JWST Mais la majorité du temps d’observation de la première année – about 6 000 hours – sera consacrée aux programmes GO proposés par des scientifiques du monde entier pour tirer parti des capacités uniques du télescope.

C’est vraiment un gros problème”, déclare Kenneth Sembach, directeur de STScI, qui dirigera et exploitera JWST comme il le fait avec le prédécesseur du projet, le télescope spatial Hubble. «La chance d’être parmi les premières propositions acceptées dans un tout nouvel observatoire qui a le potentiel de vraiment révolutionner l’astronomie est quelque chose que la communauté attend depuis longtemps. Ce sont des pionniers, le genre de propositions scientifiques qui vont ouvrir la voie à l’observatoire à l’avenir

L’allocation de temps totale s’élève à dessein à plus que le nombre d’heures par an pour garantir que le télescope est «sursouscrit» et ne reste jamais sans rien à faire Le manque de programmes qui a conduit à un observatoire inactif était une erreur survenue lors des premières opérations de Hubble dans les années 1990, déclare David Adler, responsable du groupe de planification à long terme de STScI. L’heure de JWST sera soigneusement chorégraphiée, ce qui lui permettra d’effectuer des observations à travers différents programmes tout en pointant vers des régions particulières du ciel Cette disposition garantira qu’il ne fait pas constamment pivoter sa vue d’avant en arrière, gaspillant du carburant et risquant de créer un élan qui pourrait placer «un couple inutile sur le télescope», dit Adler.

Les programmes vont de la science à fort impact aux observations précurseurs de tendances, et ils ont été choisis par des groupes de scientifiques dans un processus en double aveugle qui a empêché la divulgation d’informations, telles que le sexe des proposants, qui auraient pu influencer la décision de manière inappropriée. -processus de fabrication Sur les quelque 1200 propositions reçues, les panels ont sélectionné 266 scientists from 41 pays, et un tiers d’entre eux seront dirigés par des femmes. Environ un tiers provenaient d’États membres de l’ESA – l’Europe, en tant que partenaire majeur du JWST, avait la garantie d’au moins 15% du temps d’observation du télescope, But ultimately 30%, and 2% provenaient du Canada. La plupart des propositions, however, provenaient de scientifiques américains

Pour maximiser les retours scientifiques, le temps total d’observation dans les programmes General Observer du cycle 1 est divisé en plusieurs sous-catégories: 32 pour cent pour les galaxies, 23 pour cent pour les exoplanètes, 12 pour cent pour la physique stellaire, And so on – until 6 percent. dédié à notre propre système solaire À l’intérieur de ces catégories, il y a de petits programmes (25 heures ou moins de temps d’observation), des programmes moyens (more than 25 at 75 hours) et de grands programmes (more than 75 hours) Certains de ces derniers sont également considérés comme des «programmes de trésorerie», qui devraient fournir de vastes ensembles de données qui jetteront les bases d’études ultérieures par plusieurs générations de chercheurs.

Dans tous les programmes General Observer, la plus grande récompense a été décernée à Jeyhan Kartaltepe du Rochester Institute of Technology, with 2086 heures allouées à sa proposition COSMOS-Webb Avec son programme, Kartaltepe et ses collègues ont l’intention d’étudier des milliers des premières galaxies de l’univers, qui se sont toutes formées moins d’un milliard d’années après le big bang. Ces galaxies sont si faibles qu’elles étaient au-delà des limites de l’enquête par les télescopes de l’humanité, à l’exception d’une poignée d’observations de Hubble, until now. «C’est vraiment incomparable», dit KartaltepeHubble s’est effondré, mais il est vraiment limité par sa taille et sa sensibilité Webb va vraiment nettoyer et détecter des choses beaucoup plus faibles

Cela pourrait nous aider à comprendre une partie clé de l’histoire de l’univers connue sous le nom de l’époque de la réionisation, une période de 400 000 à un milliard d’années après le big bang où les premières étoiles et galaxies ont émergé. “Nous pensons que la réionisation ne s’est pas produite partout en même temps”, déclare Kartaltepe «C’est arrivé dans des poches ou des bulles Ces bulles sont liées à la structure initiale à grande échelle de l’univers Nous espérons cartographier cette structure

Elsewhere, Natasha Batalha du centre de recherche Ames de la NASA a reçu le troisième plus grand programme d’attribution de temps et d’exoplanètes pour sa proposition d’étudier les atmosphères d’une douzaine d’exoplanètes d’une manière jamais possible auparavant. More than 1417 heures d’observations, le projet utilisera le miroir géant de JWST pour regarder ces mondes transiter par leurs étoiles hôtes, bloquant la lumière des étoiles lors de leur passage devant, permettant aux chercheurs de déterminer la composition et la structure de base de toutes les atmosphères présentes.

Les mondes que Batalha observera, entre une et trois fois la taille de la Terre, seraient des super-Terres et des sous-Neptunes intrigantes, les classes de planètes que JWST pourrait transformer notre compréhension de «Pour arriver à un point où nous recherchons des biosignatures dans de véritables planètes habitables potentiellement semblables à la Terre, nous devons vraiment comprendre toute la diversité des planètes qui a été découverte à ce jour», she says. «Cette diversité complète comprend ces étranges super-Terres [and] sous-Neptunes qui ont été mises en évidence comme l’un des types de planète les plus courants de la galaxie. Nous n’avons vraiment aucune idée de ce qu’ils sont Il est extrêmement important pour JWST d’étudier ces planètes

Une autre cible d’étude populaire est TRAPPIST-1, un système planétaire en transit à 40 années-lumière de la Terre qui comprendrait sept mondes de la taille de la Terre en orbite autour d’une seule étoile naine rouge. Les chercheurs considèrent que certains mondes sont potentiellement habitables, donc pour mieux comprendre le système, deux des programmes GTO du JWST et trois des programmes GO du télescope se concentreront sur celui-ci. Laura Kreidberg, directrice de l’Institut Max Planck d’astronomie à Heidelberg, in Germany, dirige l’un des programmes GO Ce projet utilisera JWST pour évaluer la température du deuxième monde le plus intérieur du système, TRAPPIST-1c, et pour rechercher une atmosphère sur cette planète au cours de près de 18 heures d’observations.

Bien que TRAPPIST-1c lui-même soit considéré comme trop chaud pour supporter la vie, la présence d’une atmosphère suggérerait que des mondes plus frais et peut-être plus habitables dans le système pourraient également héberger des atmosphères. Et pour l’instant, seul JWST peut fournir ces données «Nous devons observer loin dans l’infrarouge», dit Kreidberg «La Terre est trop chaude Vous devez avoir un télescope dans l’espace froid qui a une couverture de longueur d’onde [suffisante] JWST est le seul télescope jamais construit capable de le faire

Dans notre propre système solaire, les capacités de JWST devraient également être transformatrices Noemi Pinilla-Alonso, de l’Université de Floride centrale, prévoit d’utiliser le télescope pour étudier 59 objets trans-neptuniens (TNO) – des corps charbonneux au-delà de l’orbite de Neptunedans le cadre d’une campagne d’observation sans précédent d’une durée de près de 100 hours. JWST sera capable de discerner les matériaux présents sur les corps, tels que l’eau ou les composés organiques complexes, ce qui n’était possible que pour 40 des TNO les plus brillants auparavant. “La vaste connaissance que nous allons avoir du système solaire avec JWST n’a aucune comparaison avec ce que nous avons en ce moment”, dit Pinilla-Alonso

Il existe également des programmes à haut risque qui reposent sur des événements qui se déroulent et que JWST peut rapidement suivre, appelés cibles d’opportunité Martin Cordiner du Goddard Space Flight Center de la NASA dirige l’un de ces programmes, qui espère observer un objet interstellaire traversant notre système solaire comme «Oumuamua en 2017 ou la comète Borisov en 2019. «Nous croisons les doigts pour en avoir un», dit-il Et s’il vient à quelques fois de la distance Terre-Soleil de notre étoile, JWST devrait pouvoir l’étudieravec Cordiner à la tête de la campagne «The goal», he says, «est de caractériser la composition chimique», comme l’eau et le dioxyde de carbone, en nous donnant un aperçu de la matière d’un autre système planétaire.

De tels programmes ne sont qu’une petite sélection de la corne d’abondance scientifique que JWST va libérer Mais plus que tout, ils sont un indicateur des résultats transformateurs que les chercheurs et le public devraient attendre de ce télescope. For the moment, however, le monde doit endurer une attente anxieuse pour le lancement réussi de JWST et espérer que chaque pièce de machines fonctionnera comme prévu pour permettre à cette fabuleuse fenêtre sur l’univers de s’ouvrir. «Il y aura plusieurs jours de terreur lorsque tous ces mécanismes se déploieront», déclare Günther Hasinger, directeur scientifique de l’ESA. Et même si beaucoup sont impatients de lancer le bal le plus rapidement possible, il n’y aura pas de précipitationles blagues aux frais de JWST sont damnées «Soyez patient», dit Hasinger, «et croisez les doigts pour mettre en orbite cette merveilleuse machine.

Jonathan O’Callaghan est un journaliste indépendant couvrant les vols spatiaux commerciaux, l’exploration spatiale et l’astrophysique Suivez-le sur Twitter à @Astro_Jonny

Scientific American Space & Physics est un tour d’horizon des histoires les plus importantes sur l’univers et au-delà

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News – United States – The James Webb Space Telescope

Source: https://www.scientificamerican.com/article/the-james-webb-space-telescopes-first-year-of-extraordinary-science-has-been-revealed/

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